广西区域现今地壳运动构造特性研究

利用多期GPS观测资料计算了广西区域ITRF2000框架下的三维速度场、主应变参数及区域参考框架下的三雏形变速率和形变运动趋势,研究了该区域现今地壳运动速度场及内部形变规律.结果表明,广西区域随同南华亚板块作SE-NW方向的逆时针运动,在ITRF2000框架下的东西向速率为29.3 mm/a,南北向速率为-13.4 mm/a,垂向平均速率为2.3 mm/a;区域内部现今地壳运动的形变量较大(约4 mm/a),主张应变率(5.48×10-9/a)大于主压应变率(3.70×10-9/a),地壳应变表现为拉张为主,主应变轴为N43.19°E.     

广西区域现今地壳运动与应变的GPS监测分析

利用GAMIT/GLOBK软件分析了1998-2010年间多期GPS观测数据,获得了ITRF2005框架下广西区域现今地壳运动三维速度场和应变场参数,并对区域形变场和现今构造运动动力学机制进行了初步讨论。GPS监测结果显示:广西区域现今地壳运动随华南块体作南东东方向的逆时针构造运动,ITRF2005框架下水平方向平均速率为33.49 mm/a,优势方向为N 109.3° E;垂直方向平均速率为+1.30 mm/a,整体趋势是自桂东向桂西方向垂向速率逐步增加。现今应变状态以N 127.3°±4.8° E挤压为主,最大主压应变率-2.7±0.5×10^-9/a;兼有N 37.3°±4.8° E方向的拉张作用,最大主张应变率1.8±0.2×10^-9/a。本文研究结果为描述广西区域现今地壳运动提供了一个更加精细的三维速度场。     

山西CORS网基准站速度场分析

利用GAMIT/GLOBK软件处理山西CORS基准站2009-05～2011-02期间将近2a的数据,确定了基准站的坐标时间序列和速度场,并分析了山西省地壳运动。结果表明,山西CORS基准站在ITRF2005框架下水平方向运动的平均速率为33.97mm·a-1,运动方向为SEE110.55;相对于欧亚板块的水平方向运动的平均速率为6mm·a-1,运动方向为SE130.69。此外,SXCORS基准站在ITRF2005框架下的垂直速度场的变化规律为绝大多数地区发生沉降,且南部地区的沉降速率大于北部地区,沉降的主要原因是由于地下水的长期开采和超采以及煤炭的开采,并且该现象在南部地区更为严重。     

山东地壳运动速度场模型建立与分析

建立高精度的地壳运动速度场模型是实现区域大地基准动态维持,反映地面形变,保障基础设施工程建设的重要途径。针对点位分布密集、精度可靠和多年连续重复观测等准确获取区域地壳运动速度场模型的关键问题,通过对山东及周边省份2010年1月—2015年11月连续近6a的130座连续运行参考站点在ITRF2008框架下进行处理,获取时间序列。首次完整建立了山东省地壳运动速度场模型。通过模型分析表明:水平方向,山东省地壳整体向东南方向运动,平均速率为34.3mm/a,运动方向为SE110.25°;垂直方向,鲁中山区及胶东半岛地区地壳较为稳定,鲁北、鲁西等华北平原地区存在显著沉降,最大沉降量位于广饶漏斗区,年沉降量81.6mm/a。     

基于CORS数据的合肥地区三维速度场分析

利用GAMIT/GLOBK软件处理了合肥CORS基准站2011年1月～2016年12月持续近6 a的观测数据,获取了基准站的三维速度场,分析了合肥市地壳运动。结果表明,合肥CORS基准站在ITRF2014框架下的水平运动平均速率为34.96 mm/yr,方向为E18.69°S;相对于欧亚板块的水平运动平均速率为6.06 mm/yr,方向为E14.61°S;在垂直方向上,11个基准站的垂直平均速率为1.31 mm/yr,整体表现为上升趋势。     

东北陆态网坐标时序有色噪声及环境负载分析

利用Hector软件解算我国东北地区16个陆态网络连续站近10 a的时间序列观测数据,获取连续站坐标残差时间序列数据,进而确定最优噪声模型,最终得出基于有色噪声(CN)以及环境负载改正后的速度场. 结果表明:东北地区陆态网络坐标时间序列数据中主要存在白噪声(WN)、闪烁噪声(FN)与幂律噪声(PL);北(N)和天顶(U)方向的最优噪声模型为WN+FN;E方向的最优噪声模型均为WN+PL. 在顾及CN及环境负载的影响下,东北地区陆态网络基于ITRF14框架下在N方向上运动的平均速率为?13.003 mm/a,东(E)方向上运动的平均速率为27.020 mm/a,U方向上运动的平均速率为0.528 mm/a,整体呈隆升趋势.      

安徽CORS参考站三维速度场分析

利用GAMIT/GLOBK软件处理安徽连续运行参考站(Continuously Operating Reference Stations,CORS)2011-11~2013-09近2a的数据,获取了参考站的三维速度场,并分析了安徽省地壳水平运动和陆地垂直运动。结果表明,安徽CORS参考站在ITRF2008框架下的平均水平运动速率为34.44 mm/a,方向为E18.01°S;相对于欧亚板块的平均水平运动速率为6.13mm/a,方向为E7.31°S;在安徽CORS整体无净旋转基准下,淮北平原的参考站存在1~4mm/a的水平相对运动。郯庐断裂带在嘉山至泗县一带表现为左旋运动,嘉山以南运动较弱。在垂直方向上,安徽CORS参考站大致以淮河为界表现出南升北降的态势。淮河以南平均隆升速率为2.72mm/a,淮河以北平均沉降速率为2.98mm/a。该地区的地面沉降可能与过量抽取地下水和矿产开发等人为因素有关。     

HNGICS站ITRF2014框架下三维变化分析

针对河南省内地表沉降问题,利用河南省地质信息连续采集运行系统(HNGICS)分析全省域内地表形变,对比时间基线为10 a的HNGICS基准站ITRF2014框架下三维坐标,获得河南省内三维速度场,分析河南省内地表形变规律与地质环境相关。结果表明:河南省内整体平面位移变化较小,平面变化10 mm以内的基准站16个,在10～20 mm之间的站点15个,整体趋势表现为由西向东,南部水平位移优势方向为东偏北方向30.7°,平均运动速率为0.87 mm/a;北部平原水平位移优势方向为东偏南方向82.6°,平均运动速率为1.6 mm/a,省域内地表存在明显的相对运动;竖直方向上,东部平原地区平均沉降速率为11.0 mm/a,山区平均沉降速率为1.4 mm/a,山区沉降速率远小于平原地区。     

顾及有色噪声影响的甘肃境内CMONOC基准站坐标时间序列分析

针对甘肃省境内19个CMONOC基准站坐标时间序列结果,采用极大似然估计法（MLE）探讨了各基准站的最优噪声模型,确定了基准站的速度场,并分析了甘肃省地壳运动状况. 研究结果表明:甘肃省境内CMONOC基准站各坐标分量噪声特性存在较大的差异,“白噪声+闪烁噪声（WN+FN）”为最优噪声模型,能够更好地描述基准站坐标时间序列3分量上的噪声特性,且估算的速率不确定度是仅考虑WN时的4~15倍. 甘肃省CMONOC基准站在ITRF14框架下水平方向运动的平均速率为34.54 mm/a,运动方向为SEE 98.07°;相对于欧亚板块的水平方向运动的平均速率为6.49 mm/a,运动方向为NEE 79.23?°.      

基于ITRF2005框架的南美板块运动及形变分析

本文通过利用ITRF2005框架速度场以及IGS参考站近两年观测数据解算所得速度场对南美板块的运动及形变特征进行分析。结果表明,南美板块整体以约12.4mm/a的速率向北西方向运动,其欧拉矢量参数与NNR-NULVEL1A模型基本一致。形变特征表现为中南部区域西缘因纳兹卡板块俯冲向东凹陷,东侧受大西洋中脊海底扩张推力向西运动,东西向的挤压使其约以22mm/a的速度收缩并阻碍其北向运动。板块南端则受南极洲板块挤压向北西运动。     

ITRF 2008与ITRF 2014的差异对GNSS数据处理的影响

针对全球导航卫星系统(GNSS)数据处理过程中旧的ITRF 2008参考框架现势性不足及新的ITRF2014框架在数据的数量与质量、参数模型、测站的分布合理性上均有提高等状况,该文以陆态网的最近两年的观测数据为例,对比分析了ITRF2008和ITRF2014框架下各测站的坐标、基线长度、水平速度场的差异,以期为当前高精度GNSS数据处理提供参考。实验表明:两个框架下的成果经基准转换后,测站在X、Y、Z方向的差异均为毫米级;基线差异平均在1 mm以内;水平速度场差值的最大值为5.75(mm·a~(-1)),最小值为-4.88(mm·a~(-1)),平均值为-0.45(mm·a~(-1)),方向上差值的平均值为0.02rad。目前两个框架的差异对一般工程应用基本上可以忽略,但对地震监测的陆态网来说,则必须考虑。     

利用空间技术建立绝对板块运动模型

利用欧拉定律和ITRF2005的速度场,给出了全球板块运动模型ITRF2005VEL,并计算了全球地壳旋转总角动量之和。采用离散的Tisserand条件对实测的全球台站运动速度进行约束,建立了一个新的基于NNR参考框架的实测的绝对板块运动模型NNR-ITRF2005,并与地学模型NNR-NUVEL1A和ITRF其他序列建立的NNR模型进行了比较和分析。结果表明,从整体上来看,NNR-ITRF2005比较接近于NNR-NU-VEL1A,但个别板块由于测站较少、分布不均或者测站观测时间短对板块的约束不够等原因,使得这些板块的欧拉极与地学模型的偏差较大。     

利用空间大地测量数据探测地球膨胀效应

地球自转服务局(IERS)采用多种高精度的空间探测技术综合解算得到的国际地球参考框架(ITRF)是国际上公认的精度高、稳定性好的参考框架。为了研究地球的膨胀或收缩效应,本文采用ITRF2000的站坐标和速度,利用Delaunay算法生成的三角网逼近地球形体,计算出了地球的体积变化。     

ITRF2005参考框架的综合探讨

对近年来精度高、应用较多的国际地球参考架ITRF2005做了简单概述,指出了ITRF2000与ITRF2005之间在解的生成、基准的定义和实现等方面的不同。此外,ITRF2005除了包含作为参考框架体现的站点坐标和速率之外,还包含一起参与联合处理的地球定向参数：极移、极移速率、日长、UT1的时间序列[1]。重点阐明ITRF2005的实现的基本情况及其相对于ITRF2000所作改进的理由和合理性。     

Detection of station coordinate discontinuities within the Italian GPS Fiducial Network

The Detection Identification Adaptation (DIA) procedure was applied to the coordinate time-series of some permanent GPS stations belonging to the Italian GPS Fiducial Network (IGFN), of the Italian Space Agency (ASI), to detect discontinuities and to reject outliers. The daily solutions of the stations of Cagliari, Genoa, Medicina, Noto, Turin, Perugia and Venice were computed for the period 1997.0–2003.0 using Bernese GPS software v.4.2. The data were interpolated using a model with a linear term and an annual periodic term. The parameters were estimated by least squares. The DIA procedure was organized to automatically detect discontinuities and outliers. Approximately, 70% of the discontinuities present in the coordinate time-series were identified and their magnitudes were estimated. The identified discontinuities are basically caused by equipment replacement and reference frame changes, but in a few cases the reason is still unknown. With regard to the outliers, roughly 6% of the data were rejected. These data were considered outliers on the base of the level of significance and of the power of the test adopted in this work. Except for the stations of Perugia and Venice, the estimated coordinates agree with ITRF2000 values at the 10 mm level, and the estimated velocities are within a few mm/year of the ITRF2000 values.     

Global sea-level rise and its relation to the terrestrial reference frame

We examined the sensitivity of estimates of global sea-level rise obtained from GPS-corrected long term tide gauge records to uncertainties in the International Terrestrial Reference Frame (ITRF) realization. A useful transfer function was established, linking potential errors in the reference frame datum (origin and scale) to resulting errors in the estimate of global sea level rise. Contrary to scale errors that are propagated by a factor of 100%, the impact of errors in the origin depends on the network geometry. The geometry of the network analyzed here resulted in an error propagation factor of 50% for the Z component of the origin, mainly due to the asymmetry in the distribution of the stations between hemispheres. This factor decreased from 50% to less than 10% as the geometry of the network improved using realistic potential stations that did not yet meet the selection criteria (e.g., record length, data availability). Conversely, we explored new constraints on the reference frame by considering forward calculations involving tide gauge records. A reference frame could be found in which the scatter of the regional sea-level rates was limited. The resulting reference frame drifted by 1.36 ± 0.22? mm/year from the ITRF2000 origin in the Z component and by ?0.44 ± 0.22?mm/year from the ITRF2005 origin. A bound on the rate of global sea level rise of 1.2 to 1.6?mm/year was derived for the past century, depending on the origin of the adopted reference frame. The upper bound is slightly lower than previous estimates of 1.8?mm/year discussed in the IPCC fourth report.     

Evaluation of the ITRF2008 GPS vertical velocities using satellite antenna z-offsets

We develop a method to evaluate the terrestrial reference frame (TRF) scale rate error using Global Positioning System (GPS) satellite antenna phase center offset (APCO) parameters and apply it to ITRF2008. We search for the TRF in which z-APCO parameters have the smallest drift. In order to provide realistic error bars for the z-APCO drifts, we pay attention to model periodic variations and auto-correlated noise processes in the z-APCO time series. We will show that the GPS scale rate with respect to a frame is, as a first approximation, proportional to the estimated mean z-APCO trend if that frame is used to constrain station positions. Thus, an ITRF2008 scale rate error between ?0.27 and ?0.06 mm/yr depending on the GPS analysis center can be estimated, which demonstrates the high quality of the newly constructed ITRF2008. We will also demonstrate that the traditional estimates of the GPS scale rate from 7-parameter similarity transformations are consistent with our newly derived GPS scale rates with respect to ITRF2008 within two sigmas. We find using International GNSS Service (IGS) products that the traditional approach is relevant for scale rate determination even if some of the z-APCO values supplied by the IGS were not simultaneously calibrated. As the scale rate is related to the accuracy of vertical velocities, our estimates supply a conservative evaluation that can be used for error budget computation.